KR101824186B1 - 생산수 처리 장치 - Google Patents

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이군희
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

생산수 처리 장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 생산수 처리 장치는 생산수(produced water)를 가압하여 토출하는 제1 가압펌프, 제1 가압펌프로부터 토출된 생산수를 초임계 상태로 변환시키도록 제1 가압펌프로부터 생산수를 공급받아 가열하는 가열기, 가열기로부터 내부로 공급된 생산수를 산소와 반응시킴으로써 생산수를 산화 분해하는 반응조, 반응조로 산소를 공급하는 산소공급기 및 가열기로 공급되는 생산수를 예열(pre-heating)하도록 반응조로부터 배출되는 배출수와 가열기로 공급되는 생산수를 열교환시키는 제1 열교환기를 포함한다.

Description

생산수 처리 장치{APPARATUS FOR TREATING PRODUCED WATER}
본 발명은 생산수 처리 장치에 관한 것이다.
생산수(produced water)는 원유 생산 과정 중 발생하는 폐기물 중에서 가장 큰 비중을 차지하는 오일폐수이다. 보통 1 배럴의 원유를 생산하는데 발생하는 생산수의 양은 7 내지 10 배럴 정도이다. 생산수는 매우 독성이 강하고, 오일, 유지 및 각종 탄화수소를 포함하고 있다.
원유와 함께 뽑아 올린 생산수는 다시 유전에 주입하거나 바다로 방류할 수 있으며, 이때 환경 규제에 의하여, 생산수의 내부에 포함된 오일 및 탄화수소의 양을 일정 수준 이하로 처리한 후 방류해야 한다. 최근 이러한 환경 규제는 강화되고 있는 추세이다.
한편, 생산수의 처리 방법은 물리적 처리 방법, 생물학적 처리 방법 및 화학적 처리 방법으로 대별될 수 있다. 물리적 처리 방법은 다른 방법에 비하여 용이하나, 처리 효율이 낮으며, 생물학적 처리 방법 및 화학적 처리 방법은 물리적 처리 방법에 비하여 고 효율을 나타내나, 설비 설치에 많은 공간을 필요로 하고 설비의 유지 보수에 어려움이 있다.
등록특허공보 10-1490147호 (2015. 01. 30. 등록)
본 발명의 실시예들은, 생산수를 초임계 유체 상태로 변환하여 산화 분해하고, 생산수의 분해 효율 및 장치의 열 효율을 향상시킬 수 있는 생산수 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 생산수(produced water)를 가압하여 토출하는 제1 가압펌프, 제1 가압펌프로부터 토출된 생산수를 초임계 상태로 변환시키도록 제1 가압펌프로부터 생산수를 공급받아 가열하는 가열기, 가열기로부터 내부로 공급된 생산수를 산소와 반응시킴으로써 생산수를 산화 분해하는 반응조, 반응조로 산소를 공급하는 산소공급기 및 가열기로 공급되는 생산수를 예열(pre-heating)하도록 반응조로부터 배출되는 배출수와 가열기로 공급되는 생산수를 열교환시키는 제1 열교환기를 포함하는 생산수 처리 장치가 제공된다.
여기서, 반응조로부터 배출되는 배출수로 구동되는 제1 증기터빈을 더 포함할 수 있다.
가열기로 공급되는 생산수를 예열(pre-heating)하도록 제1 증기터빈으로부터 배출되는 폐열과 가열기로 공급되는 생산수를 열교환시키는 제2 열교환기를 더 포함할 수 있다.
폐유를 가압하여 토출하는 폐유가압펌프 및 폐유가압펌프에서 토출된 폐유를 반응조로 공급하는 폐유공급라인을 더 포함하고, 반응조는 내부로 공급된 폐유를 초임계 상태로 변환된 생산수와 혼합하여 산화 분해할 수 있다.
작동유체를 가압하여 토출하는 제2 가압펌프, 반응조로부터 배출되는 배출수와 제2 가압펌프로부터 공급된 작동유체를 열교환시키는 제3 열교환기, 제3 열교환기를 통과한 작동유체로 구동되는 제2 증기터빈, 제2 증기터빈으로부터 배출된 작동유체와 냉각수를 열교환시키는 제4 열교환기 및 제4 열교환기에 의해서 냉각된 작동유체를 제2 가압펌프로 공급하는 작동유체공급라인을 더 포함할 수 있다.
녹아웃 드럼(knock out drum)으로부터 배출되는 기체를 가압하여 토출하는 제3 가압펌프, 제3 가압펌프로부터 토출된 기체를 예열하도록 반응조로부터 배출되는 배출수와 제3 가압펌프로부터 토출된 기체를 열교환시키는 제5 열교환기 및 제5 열교환기를 통과한 기체를 반응조로 공급하는 기체공급라인을 더 포함하고, 반응조는 내부로 공급된 기체를 초임계 상태로 변환된 생산수와 혼합하여 산화 분해할 수 있다.
그리고, 제3 가압펌프로부터 토출된 기체 중 일부를 가열기의 연료로 제공하도록 제3 가압펌프와 가열기를 연결하는 연료공급라인을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 제1 가압펌프와 가열기를 통과하여 초임계 상태로 변환된 생산수를 산화 분해하는 반응조와 반응조로부터 배출된 배출수에 포함된 열을 회수하는 제1 열교환기를 포함하므로, 생산수의 분해 효율 및 장치의 열 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 생산수 처리 장치를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 생산수 처리 장치를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 생산수 처리 장치를 나타내는 도면.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것이 아니다.
또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.
또한, 이하 사용되는 제1, 제2 등과 같은 용어는 동일 또는 상응하는 구성 요소들을 구별하기 위한 식별 기호에 불과하며, 동일 또는 상응하는 구성 요소들이 제1, 제2 등의 용어에 의하여 한정되는 것은 아니다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 생산수 처리 장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 생산수 처리 장치를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 생산수 처리 장치(100)는 제1 가압펌프(110), 가열기(120), 반응조(130), 산소공급기(140) 및 제1 열교환기(150)를 포함하고, 제1 증기터빈(160)을 더 포함할 수 있으며, 제2 열교환기(170)를 더 포함할 수도 있다.
본 실시예에 따른 생산수 처리 장치(100)는 원유 생산 과정 중에 발생하는 폐기물 중 큰 비중을 차지하는 생산수(produced water)를 초임계 유체 상태로 변환하고, 초임계 유체 상태로 변환된 생산수를 산화 분해하여 처리하는 장치이다.
본 실시예에 따른 생산수 처리 장치(100)는 생산수를 초임계 상태 하에서 산화 분해 처리하도록 제1 가압펌프(110), 가열기(120), 반응조(130), 산소공급기(140) 및 제1 열교환기(150)를 포함하고, 생산수가 일련의 처리 공정을 거치도록 각 구성을 연결하는 다수의 배관이 설치될 수 있다.
생산수를 초임계 유체 상태로 변환시키면, 생산수에 포함된 물은 분자 간 수소 결합력이 감소됨에 따라 비극성에 가까운 용매로 작용할 수 있다. 이때, 생산수에 포함된 물은 기체나 기름과 같은 비극성 물질에 대한 용해도가 급격하게 증가됨에 따라, 생산수에 포함된 오일, 유지 및 다양한 종류의 탄화수소는 생산수에 포함된 물에 용해될 수 있다.
또한, 물이 초임계 유체 상태에 다다르면, 표면장력 및 점도가 급격히 감소하고 확산 계수가 증가하여 용해된 물질 간의 반응성이 증가한다. 본 실시예에 따른 생산수 처리 장치(100)는 상기와 같은 초임계 유체 상태의 물이 나타내는 반응성과 용해도를 이용하여 생산수를 산화 분해하여 처리한다.
제1 가압펌프(110)는 생산수를 가압하여 토출하고, 가열기(120)는 제1 가압펌프(110)로부터 토출된 생산수를 초임계 상태로 변환시키도록 제1 가압펌프(110)로부터 생산수를 공급받아 가열한다. 생산수는 제1 가압펌프(110)와 가열기(120)를 통과함으로써 초임계 상태로 변환될 수 있다.
생산수는 제1 가압펌프(110)로 유입되어 가압된 후 제1 가압펌프(110)의 외부로 토출되고, 제1 가압펌프(110)로부터 토출된 생산수가 가열기(120)로 공급되도록 제1 가압펌프(110)와 가열기(120)의 사이에는 제1 가압펌프(110)와 가열기(120)를 연결하는 배관이 설치된다. 배관에는 밸브가 설치되어 생산수의 흐름을 제어할 수 있다.
반응조(130)는 제1 가압펌프(110)와 가열기(120)를 통과함으로써 초임계 상태로 변환된 생산수를 공급받아 내부에 수용하고, 가열기(120)로부터 내부로 공급된 생산수를 산소와 반응시킴으로써 생산수를 산화 분해한다. 생산수는 반응조(130)의 내부에서 물(초임계수)과 이산화탄소(그 밖의 기체를 더 포함할 수 있음)로 분해되어 반응조(130)의 외부로 배출된다.
반응조(130)는 초임계 상태의 생산수와 산소의 산화 반응이 일어나는 장소를 제공하고, 생산수는 반응조(130) 내에서 산소와 반응하여 물과 이산화탄소 등으로 분해될 수 있다. 구체적으로, 생산수에 포함된 기체나 기름 성분은 산소와 반응하여 물과 이산화탄소 등으로 분해된다.
한편, 반응조(130)의 일측에는 초임계 상태의 생산수를 가열기(120)로부터 공급받도록 생산수공급구(131)가 형성될 수 있으며, 생산수공급구(131)와 별도로 산소를 공급받기 위한 산소공급구(132)가 형성될 수도 있다. 가열기(120)에서 초임계 상태로 변환된 생산수를 반응조(130)의 내부로 공급받도록 생산수공급구(131)에는 가열기와 연결된 생산수공급라인(121)이 결합될 수 있다.
또한, 반응조(130)의 다른 일측에는 생산수의 산화 분해 결과 생성된 반응의 결과물 즉, 물과 이산화탄소를 배출하기 위한 초임계수배출구(133)와 기체배출구(134)가 각각 형성될 수 있다. 초임계수배출구(133)에는 초임계수배출라인(135)이 결합될 수 있다.
한편, 초임계 상태의 생산수와 생산수의 산화 반응의 결과로 생성된 초임계수는 반응성이 매우 크기 때문에, 장치의 부식을 초래할 수 있다. 따라서, 초임계 상태의 생산수가 지나는 생산수공급라인(121), 초임계 상태의 생산수가 수용되어 산화 분해 반응이 일어나는 반응조(130) 및 초임계수가 지나는 초임계수배출라인(135)은 내부식성이 뛰어난 재질로 형성될 수 있다.
예를 들면, 생산수공급라인(121), 반응조(130) 및 초임계수배출라인(135)은 스테인리스(stainless)를 포함하는 재질로 형성되거나, 각 구성의 내부는 스테인리스를 포함하는 재질로 코팅 처리 될 수 있다.
산소공급기(140)는 반응조(130)의 내부로 산소를 공급하고, 산소공급기(140)는 산소를 가압하여 반응조(130)로 공급하도록 산소압축기를 더 포함할 수 있다. 즉, 반응조(130)의 내부는 비교적 고압의 상태를 유지하므로, 반응조(130)의 내부로 공급되는 산소의 압력을 반응조(130)의 내부 압력에 상응하게 조절하여 공급함으로써 반응 효율을 향상시킬 수 있다.
제1 열교환기(150)는 제1 가압펌프(110)로부터 토출되어 가열기(120)로 공급되는 생산수를 예열(pre-heating)하도록 반응조(130)로부터 배출되는 배출수와 가열기(120)로 공급되는 생산수를 열교환시킨다.
앞서 설명한 바와 같이, 반응조(130)의 내부에서 산화 분해된 생산수는 물(초임계수)과 이산화탄소로 분해되고, 물과 이산화탄소는 각각 초임계수배출구(133)와 기체배출구(134)를 통하여 반응조(130)의 외부로 배출된다. 초임계수배출구(133)를 통하여 배출되는 물 즉, 배출수는 유전으로 다신 주입하거나 바다로 방류될 수 있다.
배출수는 초임계 상태를 유지하며 반응조(130)의 외부로 배출될 수 있고, 이에 따라 배출수는 고온고압의 상태를 유지할 수 있다. 제1 열교환기(150)는 배출수에 포함된 열을 제1 가압펌프(110)에서 가열기(120)로 공급되는 생산수에 전달할 수 있다. 즉, 제1 열교환기(150)는 배출수와 가열기로 공급되는 생산수를 열교환시킨다.
구체적으로, 제1 가압펌프(110)에서 토출된 생산수는 제1 열교환기(150)를 통과한 후 가열기(120)로 공급될 수 있도록, 제1 가압펌프(110)와 가열기(120)를 연결하는 제1 배관(151)은 제1 열교환기(150)를 통과하도록 설치된다. 또한, 반응조(130)의 외부로 토출된 배출수 중 일부는 제1 열교환기(150)를 통과한 후 외부로 방류될 수 있도록, 초임계수배출라인(135)에서 분기된 제2 배관(153)은 제1 열교환기(150)를 통과하도록 설치된다.
제2 배관(153)의 내부를 흐르는 배출수에 포함된 열은 제1 열교환기(150)를 통하여 제1 배관(151)의 내부를 흐르는 생산수에 전달될 수 있다. 제1 배관(151)을 흐르는 생산수는 배출수에 포함된 열로 예열된 후 가열기(120)로 공급되므로, 가열기(120)에 과도한 부하가 걸리는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 장치 전체의 효율이 증대될 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 생산수 처리 장치(100)는 반응조(130)로부터 배출되는 배출수로 구동되는 제1 증기터빈(160)을 더 포함할 수 있다. 반응조(130)로부터 배출되는 배출수 중 일부는 제1 열교환기(150)를 지나 가열기(120)로 공급되는 생산수를 예열할 수 있고, 배출수 중 또 다른 일부는 제1 증기터빈(160)을 구동하는데 사용될 수 있다.
제1 증기터빈(160)은 초임계 상태로 배출되는 배출수로 구동되며, 제1 증기터빈(160)에 의해서 생산되는 전기는 본 실시예에 따른 생산수 처리 장치(100)의 구동에 필요한 전력으로 사용될 수 있다. 예를 들면, 제1 증기터빈(160)에 의해서 생산되는 전기는 제1 가압펌프(110)의 구동 전력으로 사용될 수 있으며, 가열기(120)에 필요한 구동 전력으로도 사용될 수 있다.
이때, 본 실시예에 따른 생산수 처리 장치(100)는 가열기(120)로 공급되는 생산수를 예열(pre-heating)하도록 제1 증기터빈(160)으로부터 배출되는 폐열과 가열기(120)로 공급되는 생산수를 열교환시키는 제2 열교환기(170)를 더 포함할 수 있다.
제2 열교환기(170)는 제1 증기터빈(160)에서 배출되는 폐열을 회수하여 가열기(120)로 공급되는 생산수에 전달할 수 있다. 제1 가압펌프(110)에서 토출된 생산수는 제2 열교환기(170)를 통과한 후 가열기(120)로 공급될 수 있도록, 제1 가압펌프(110)와 가열기(120)를 연결하는 제3 배관(171)은 제2 열교환기(170)를 통과하도록 설치된다.
즉, 제1 가압펌프(110)에서 토출된 생산수 중 일부는 제1 열교환기(150)를 통과함으로써 예열되고, 나머지 일부는 제2 열교환기(170)를 통과함으로써 예열될 수 있다. 제1 배관(151)과 제3 배관(171)의 분기점에는 밸브가 설치되어 생산수의 유량 또는 방향을 조절할 수 있다.
또한, 제1 증기터빈(160)에서 배출되는 유체 중 일부는 제2 열교환기(170)를 통과한 후 외부로 배출될 수 있도록, 제1 증기터빈(160)으로부터 분기되어 제2 열교환기(170)를 지나는 제4 배관(173)이 설치된다.
제4 배관(173)의 내부를 흐르는 유체에 포함된 열은 제2 열교환기(170)를 통하여 제3 배관(171)의 내부를 흐르는 생산수에 전달될 수 있다. 제3 배관(171)을 흐르는 생산수는 제1 증기터빈(160)에서 배출된 유체에 포함된 열로 예열된 후 가열기(120)로 공급되므로, 가열기(120)에 과도한 부하가 걸리는 것을 방지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 생산수 처리 장치를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 생산수 처리 장치(200)는, 앞서 도 1을 참조하여 설명한 본 발명의 제1 실시예에 따른 생산수 처리 장치(100)와 유사하게, 제1 가압펌프(210), 가열기(220), 반응조(230), 산소공급기(240) 및 제1 열교환기(250)를 포함하고, 본 발명의 제1 실시예에 따른 생산수 처리 장치(100)와 달리, 폐유가압펌프(260) 및 폐유공급라인(265)을 포함하며, 증기터빈 사이클(270)을 더 포함할 수 있다.
여기서는 도 1을 참조하여 상술한 생산수 처리 장치(100)와 중복되는 설명은 생략한다.
제1 가압펌프(210)와 가열기(220)를 통과함으로써 초임계 유체 상태로 변환된 생산수는 반응조(230)의 내부로 공급되고, 생산수는 반응조(230)의 내부에서 산소공급기(240)에 의해서 반응조(230)의 내부로 공급된 산소와 산화 반응을 일으키고, 반응의 결과 생산수는 물과 이산화탄소로 분해되어 반응조(230)의 외부로 각각 배출된다.
폐유가압펌프(260)는 폐유를 가압하여 토출하고, 폐유공급라인(265)은 폐유가압펌프(260)에서 토출된 폐유를 반응조(230)로 공급하도록 폐유가압펌프(260)와 반응조(230)에 결합된다. 이때, 반응조(230)는 내부로 공급된 폐유를 초임계 상태로 변환된 생산수와 혼합하여 산화 분해할 수 있다.
폐유는 원유 정제 과정 중에 발생한 각종 기름을 의미하고, 원유 정제 과정에 참여하는 기계류에 이용된 후 버려지는 윤활유 등을 포함한다. 본 실시예에 따른 생산수 처리 장치(200)는 폐유를 반응조(230)의 내부에서 생산수와 혼합하여 처리하므로, 폐유를 처리하기 위한 별도의 시설물의 필요성을 제거할 수 있다.
해양구조물은 원유 정제 과정 중에 발생한 폐유를 저장하기 위한 대형 저장 설비를 포함한다. 해양구조물은 육상구조물에 비하여 장소적인 제약이 따르므로, 각종 설비를 설치하기 위한 공간을 효율적으로 활용하기 위한 방안이 필요하다. 본 실시예에 따른 생산수 처리 장치(200)는 폐유를 저장한 후 육상으로 이송하여 처리할 필요 없이, 해상에서 생산수와 함께 산화 분해 처리가 가능하므로, 폐유 저장 설비의 설치와 관련된 비용을 줄일 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 생산수 처리 장치(200)는 증기터빈 사이클(270)을 더 포함할 수 있다. 증기터빈 사이클(270)은 제2 가압펌프(271), 제3 열교환기(272), 제2 증기터빈(273), 제4 열교환기(274) 및 작동유체공급라인(275)을 포함한다.
도 1을 참조하여 상술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 생산수 처리 장치(100)는 반응조(130)로부터 배출되는 배출수로 직접 제1 증기터빈(160)을 구동할 수 있었으나, 본 실시예에 따른 생산수 처리 장치(200)의 반응조(230)의 내부에서는 생산수와 폐유의 처리가 동시에 이루어지므로, 반응조(230)로부터 배출되는 배출수로 직접 증기터빈을 구동하는 것은 곤란할 수 있다.
본 실시예에 따른 생산수 처리 장치(200)는 별도로 구성되는 증기터빈 사이클(270)을 포함하고, 증기터빈 사이클(270)을 구동함에 있어 필요한 열을 반응조(230)에서 배출되는 배출수로부터 공급받는다.
구체적으로, 제2 가압펌프(271)는 제2 증기터빈(273)을 구동하는 작동유체를 가압하여 토출하고, 제2 가압펌프(271)로부터 토출된 작동유체는 제3 열교환기(272)를 통과한다. 이때, 제3 열교환기(272)는 반응조(230)로부터 배출되는 배출수와 제2 가압펌프(271)로부터 공급된 작동유체를 열교환시키고, 배출수에 포함된 열은 작동유체로 전달된다.
제3 열교환기(272)를 통과한 작동유체는 제2 증기터빈(273)을 구동하고, 제2 증기터빈(273)으로부터 배출된 작동유체는 제4 열교환기(274)를 통과한다. 이때, 제4 열교환기(274)는 외부로부터 공급되는 냉각수가 지나는 배관이 설치되어, 제2 증기터빈(273)으로부터 배출된 작동유체와 냉각수를 열교환시킨다. 이로써, 제4 열교환기(274)를 통과한 작동유체는 냉각될 수 있다.
작동유체공급라인(275)은 제4 열교환기(274)에 의해서 냉각된 작동유체를 제2 가압펌프(271)로 공급하고, 제2 가압펌프(271)는 작동유체공급라인(275)을 통하여 공급된 작동유체를 가압하여 토출함으로써, 작동유체는 증기터빈 사이클(270)의 내부를 순환할 수 있다.
제2 증기터빈(273)에 의해서 생산된 전기는 본 실시예에 따른 생산수 처리 장치(200)의 구동에 필요한 전력으로 사용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 생산수 처리 장치를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 생산수 처리 장치(300)는, 앞서 도 1 및 도 2를 참조하여 각각 설명한 본 발명의 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 생산수 처리 장치(100, 200)와 유사하게, 제1 가압펌프(310), 가열기(320), 반응조(330), 산소공급기(340) 및 제1 열교환기(350)를 포함하고, 본 발명의 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 생산수 처리 장치(100, 200)와 달리, 제3 가압펌프(360), 제5 열교환기(370) 및 기체공급라인(375)을 더 포함한다.
여기서는 도 1 및 도 2를 참조하여 각각 상술한 생산수 처리 장치(100, 200)와 중복되는 설명은 생략한다.
녹아웃 드럼(50, knock out drum)은 액체와 기체의 혼합물을 공급받아 액체와 기체를 분리 포집하는 설비로, 해양구조물에 다수 설치된다. 녹아웃 드럼(50)에서 배출된 액체는 외부로 방류되거나 다른 처리 시설로 공급되고, 녹아웃 드럼(50)에서 배출된 기체는 플래어타워(flare tower)로 이송되어 연소 후 방출된다.
녹아웃 드럼(50)에서 배출된 기체를 연소하기 위한 플래어타워는 그 설비의 규모가 매우 크므로, 장소적인 제약이 따르는 해양구조물에 있어서 공간적인 부담으로 작용할 수 있다. 본 실시예에 따른 생산수 처리 장치(300)는 녹아웃 드럼(50)에서 배출되는 기체를 반응조(330)의 내부에서 처리할 수 있다.
구체적으로, 제3 가압펌프(360)는 녹아웃 드럼(50)으로부터 배출되는 기체를 가압하여 토출하고, 제3 가압펌프(360)로부터 토출된 기체는 제5 열교환기(370)를 통과한 후, 반응조(330)로 공급된다. 이때, 제3 가압펌프(360)로부터 토출된 기체를 예열하도록 제5 열교환기(370)는 반응조(330)로부터 배출되는 배출수와 제3 가압펌프(360)로부터 토출된 기체를 열교환시킨다.
제5 열교환기(370)를 통과함으로써 예열된 기체는 기체공급라인(375)의 내부를 지나 반응조(330)로 공급되고, 반응조(330)는 내부로 공급된 기체를 초임계 상태로 변환된 생산수와 혼합하여 산화 분해한다.
한편, 본 실시예에 따른 생산수 처리 장치(300)는 제3 가압펌프(360)로부터 토출된 기체 중 일부를 가열기의 연료로 제공하도록 제3 가압펌프(360)와 가열기(320)를 연결하는 연료공급라인(380)을 더 포함할 수 있다.
즉, 녹아웃 드럼(50)으로부터 배출된 기체는 제3 가압펌프(360)에 의하여 가압 토출된 후, 일부는 반응조(330)로 공급되어 생산수와 함께 처리되고, 나머지 일부는 가열기(320)에 필요한 연료로 공급되어 가열기(320)의 구동에 이용될 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
50: 녹아웃 드럼 100, 200, 300: 생산수 처리 장치
110, 210, 310: 제1 가압펌프 120, 220, 320: 가열기
121: 생산수공급라인 130, 230, 330: 반응조
131: 생산수공급구 132: 산소공급구
133: 초임계수배출구 134: 기체배출구
135: 초임계수배출라인 140, 240, 340: 가열기
150, 250, 350: 제1 열교환기 151: 제1 배관
153: 제2 배관 160: 제1 증기터빈
170: 제2 열교환기 171: 제3 배관
173: 제4 배관 260: 폐유가압펌프
265: 폐유공급라인 270: 증기터빈 사이클
271: 제2 가압펌프 272: 제3 열교환기
273: 제2 증기터빈 274: 제4 열교환기
275: 작동유체공급라인 360: 제3 가압펌프
370: 제5 열교환기 375: 기체공급라인
380: 연료공급라인

Claims (7)

  1. 생산수(produced water)를 가압하여 토출하는 제1 가압펌프;
    상기 제1 가압펌프로부터 토출된 생산수를 초임계 상태로 변환시키도록 상기 제1 가압펌프로부터 생산수를 공급받아 가열하는 가열기;
    상기 가열기로부터 내부로 공급된 생산수를 산소와 반응시킴으로써 생산수를 산화 분해하는 반응조;
    상기 반응조로 산소를 공급하는 산소공급기;
    상기 가열기로 공급되는 생산수를 예열(pre-heating)하도록 상기 반응조로부터 배출되는 배출수와 상기 가열기로 공급되는 생산수를 열교환시키는 제1 열교환기;
    녹아웃 드럼(knock out drum)으로부터 배출되는 기체를 가압하여 토출하는 제3 가압펌프;
    상기 제3 가압펌프로부터 토출된 기체를 예열하도록 상기 반응조로부터 배출되는 배출수와 상기 제3 가압펌프로부터 토출된 기체를 열교환시키는 제5 열교환기; 및
    상기 제5 열교환기를 통과한 기체를 상기 반응조로 공급하는 기체공급라인;을 포함하고,
    상기 반응조는 내부로 공급된 기체를 초임계 상태로 변환된 생산수와 혼합하여 산화 분해하는, 생산수 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제3 가압펌프로부터 토출된 기체 중 일부를 상기 가열기의 연료로 제공하도록 상기 제3 가압펌프와 상기 가열기를 연결하는 연료공급라인;을 더 포함하는 생산수 처리 장치.
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